基于中學生物實驗教學培養學生批判性思維

◎福建師范大學生命科學學院 張 苑 黃 鍵 ◎漳州第五中學 賴偉欽

基于中學生物實驗教學培養學生批判性思維

◎福建師范大學生命科學學院 張 苑 黃 鍵 ◎漳州第五中學 賴偉欽

批判性思維是學生在學習過程中完成知識建構所需的一種重要的思維品質，培養學生的批判性思維具有重要意義。筆者探索在生物學實驗課的教學中，從設置巧妙的問題情境，開展探究教學；引導學生自主制定實驗方案；大膽質疑和分析評價他人的實驗方案；營造民主課堂，建立平等親密的師生關系等方面培養學生批判性思維。

批判性思維；生物實驗課；問題情境；民主課堂

“批判性思維”是critical thinking的直譯。在英語中，critical thinking有懷疑的、辨析的、推斷的、敏捷的意思，是一種不可或缺的思維品質和能力。批判性思維利用邏輯系統地檢查問題、證據及解決方案，并對結論進行評估。建構主義學者認為，課本知識只是一種對于各種現象的較為可靠的假設，學生對知識的接受只能靠他自己的建構來完成，用其自己的經驗、信念來分析知識的合理性。因此，學生的學習過程是對新知識的分析、推斷和檢驗，以達到建構、理解和接受的過程。而批判性思維是學生完成這種建構學習過程不可或缺的思維品質。學生如果具備了這種思維品質，就會對問題進行科學分析和系統檢測，使思維策略更趨合理；如果具備了這種思維品質，就會敢于質疑，提出新的見解，利于提高學生的創新意識和實踐能力，提高生物科學素養。高中生物學實驗課程重在引導學生進行科學探究。由于科學探究活動所設置的問題是開放式的，沒有現成的答案，使得生物學實驗課非常有利于進行批判性思維培養。如果教師能根據高中學生的知識基礎、能力發展水平以及身心發展狀況等有目的、有計劃地在生物學實驗課堂上進行自主而積極的批判性思維培養，就能使學生在整個生物學實驗探究過程中體驗科學的嚴謹態度和辯證思維，并潛移默化地提高學生批判性思維的能力。

一、設計實驗問題情境，開展探究教學

立足實驗現象，設置問題情境，是培養批判性思維的必要條件。英國科學哲學家K·R·波普爾（Karl Raimund Pop-per）曾提出科學認識的程序是：問題—試探性假說—批判與檢驗。從這一程序中可知，科學認識的過程是從問題開始的。在實驗問題情境中，不同的學生能就同一問題產生不同的想法，再通過交流討論，思維的碰撞能擦出新的火花。學生在這個過程中能體驗到辯證思考的樂趣并充分訓練批判性思維技能。因此，教師如果能在生物學實驗教學中，深入分析教材，設計生動的問題情境，激發學生的學習熱情，就能使學生如科學家那樣進行科學探究。這種活躍的生物學實驗課堂氣氛可以潛移默化地培養學生的批判性思維。例如在“探究酵母菌細胞呼吸的方式”這一實驗之前，教師可以先提出問題：“為什么饅頭是松軟多孔的，是什么氣體造成的？釀酒時為什么要先通風，不通風行不行？”這樣貼近學生生活的問題，以引起學生的興趣并啟發思考，從而引導學生根據已學過的細胞呼吸的原理進行討論，進而遷移到酵母菌的呼吸作用方式的新知識點上，合理做出實驗預測，達到鍛煉批判性思維的目的。不僅在實驗導入部分可以設置問題情境，在實驗的過程中也可以巧妙設置問題引導學生進行探討，如在“探究葉片氣孔分布實驗”中，可以提問：“實驗葉片為什么要放在冷開水中浸泡？如果直接放在自來水中浸泡會怎樣？”“通過什么現象判斷葉片表面氣孔的分布情況？為什么？”實驗操作過程中的問題情境，能引導學生對實驗的條件和影響因素進行反思和分析，以達到對實驗原理的深刻理解，而不是死記硬背。利用這樣的方式進行實驗教學可以使學生逐步形成批判性思維的思維習慣。

二、引導學生自主制定實驗方案

引導學生自主制定實驗方案是培養批判性思維的重要途徑。批判性思維不但是一種思維品質，也是一種思維技能。批判性思維技能可以分為定義和明確問題、判斷相關信息以及解決問題三個方面。教師可引導學生將批判性思維技能運用在選擇實驗器材、條件、材料以及自主制定實驗方案。例如在“影響酶活性的條件”這一實驗課上，教師可以事先提供唾液淀粉酶、肝臟研磨液（過氧化氫酶）等幾種常見的材料酶及其它實驗材料、用具等，引導學生自主制定驗方案，以達到鍛煉學生批判性思維技能的目的。在“定義和明確目的”的思維技能方面，讓學生明確探究的目的是了解環境條件的改變會不會影響細胞內酶的活性。教材提供的研究背景顯示溫度和PH是影響酶活性的重要因素，但教學中要引導學生明白環境因素是多種多樣的，不僅課本所提出的溫度和PH值的改變會對酶活性產生影響，還存在其它的環境因素可能會影響到酶的活性，并說明由于溫度和PH值這兩個因素容易控制，所以選擇它們來探究酶活性的影響因素，請學生課后思考除溫度、PH外，還有哪些環境條件的改變可能會影響酶的活性，感興趣的學生還可在課后嘗試進行實驗設計。在“判斷相關信息”思維技能培養方面，教師可以提出問題：“唾液淀粉酶分解淀粉溶液和過氧化氫酶分解過氧化氫溶液這兩個實驗，哪個實驗用來探究溫度對酶活性的影響更合適？”并提示學生對兩種實驗材料的特性進行分析比較，得出“利用唾液淀粉酶分解淀粉的實驗比較合適”的結論，因為過氧化氫受熱易分解，不適合作為底物探究溫度對過氧化氫酶活性的影響。在“解決問題”這一批判性思維技能培養方面，實驗方案設計的過程本身就是一個發現問題，解決問題的過程，學生通過對具體實驗方案的設計和修改這一能動過程中，可以極大地提高批判性思維能力并充分運用批判性思維技能。

三、評價實驗方案，鼓勵學生大膽質疑

大膽質疑是批判性思維的重要特質。通過對已有實驗方案的評價，鼓勵學生大膽質疑，是培養批判性思維的有效方法。例如早期很多科學家的實驗往往不夠嚴謹，教師可以利用這一特點來引導學生分析和評價他們的實驗方案，并嘗試改進實驗方案，從而培養學生的批判性思維。在人教版高中生物必修1“光合作用的原理和運用”的實驗中，教師可以先展示普利斯特利的實驗并提供當時普利斯特利的結論:空氣的更新歸于植物的生長。從這個結論中引導學生提出質疑：“后人重復了普利斯特利的實驗，有一部分人卻得到與其完全相反的結論，認為植物跟動物一樣會使空氣變污濁，這是為什么呢？普利斯特利的實驗有缺陷嗎？”由此引導學生發現該實驗設計及結論的不足之處：普利斯特利的實驗忽略了光照這一影響因素。接下來由學生在普利斯特利的實驗方案前提下進行修改和完善，并動手操作檢驗修改后方案的合理性和嚴謹性，這一過程中可以充分地鍛煉學生的批判性思維。接著教師再介紹光合作用原理中薩克斯的實驗，與學生的實驗方案進行對比，學生的成就感就會油然而生。或者在“觀察質壁分離和復原”的實驗中，引導學生對實驗方案進行判斷評價：“我們通常選用的是紫色的洋蔥表皮來作為實驗材料，采用白色洋蔥表皮有影響嗎？”學生通過比較討論實驗方案和實驗結果后，可以得出采用紫色洋蔥表皮作為實驗材料是因為其細胞液呈紫色，易于與細胞外溶液區分，便于質壁分離的觀察。由此又可以對實驗方案提出新的質疑：“如果不使用洋蔥，其他的深色植物細胞是否可以作為替代材料，如紫色的芭蕉葉、紫色的葡萄皮等？”對實驗方案方方面面進行批判性思維的評價，讓學生知其然并知其所以然，不但能培養學生大膽質疑的勇氣，提高批判性思維的能力，而且增強了學生積極參與實驗的信心，能使學生不盲目死板地遵照課本中的實驗步驟，不滿足已知的結論，而是在已有知識的基礎上提出自己的見解，進行再創新。

四、營造民主課堂，建立平等親密師生關系

學生是課堂的主體，教師是課堂的主導，營造民主課堂并建立平等親密的師生關系是培養批判性思維的重要保障。生物學實驗課是一門操作性極強的課程，以學生為課堂的主體，更有利于批判性思維的培養。例如在“土壤中小動物類群豐富度的調查”的實驗中，讓學生自行采集不同環境中的土壤樣品，并引導學生判斷、分析小動物的種類，這樣既能發揮學生學習的主動性，又能在良好的氛圍中使學生的批判性思維技能得到體現和磨練。有學者認為，培養批判性思維傾向是培養一種思考的習慣，一種思維的品質，一種人的品性，是一種思維和心理的內化過程。習慣的培養和品性的塑造需要輕松的氛圍和適宜的環境，這就要求教師在課堂上不是一味地灌輸，而是鼓勵學生不讓權威束縛住思想，能尊重學生提出的不同見解，有耐心、不嘲諷，挖掘其見解中的可貴之處，盡可能的保護學生的積極性，增強學生的自我效能感。只有這樣，才能為批判性思維的“種子”提供一片豐沃的土壤，使之萌芽。

總而言之，批判性思維是探索、評價和發展活動中最基本、最富有創造性的思維形式。如何培養學生的批判性思維是需要各個學科教師共同努力和研究的綜合性課題。利用生物實驗課自身的學科優勢，融入批判性思維的培養，使學生的思維品質得到提升和優化，不但有利于學生科學素養的提高，對學生的終身發展也具有十分深遠的意義。

（責任編輯：陳欣）